水族照明知识全介绍

1，什么是光？

    光与水草、海水生物之重要性 光可说是一种能量。水草藉着光能、二氧化碳和水进行光合成作用，制造葡萄糖等养份供应水草本身需要，而副产品为氧气。而此氧气适足于提供于鱼呼吸之需要。同样，海水生物缸内某些藻类（algae）或所谓共生藻类（Zooxanthellae）藉着光也行光合成作用而成长，提供软体生物（corals、invertebrates）等需要。所以，无论水草或海水生物水槽均需藉由人工提供适量的二氧化碳（CO2）与光能结合进行光合作用，共生藻类和植物藉以繁衍或成长，鱼儿或海水生物或呼吸或取食藻类，光能则藉以传递而形成共生的食物链。反之，植物或藻类缺乏光能的取得，则必褪色或直接枯萎而死亡。相对的，鱼儿或海水生物则无所依附也必然难逃死亡的命运，完整的水草或海水生物生态缸即无法形成。

2、自然光源与人造光源的认识

    自然界的光源，取之太阳光。所以，无论陆地或海洋生物皆均沾此光能并交随食物链传递而得以生存和万物滋长。同理，营造一缸水草或海水生物的生态缸，必然缺乏不了光能的取得。然而，居家的水族缸取用自然光源，势必在所难。太阳光的光源包罗万象，科学家从太阳光的光谱中析出除人类肉眼可察觉的可见光如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫外；太阳光尚具有红外线光、紫外线光、X光、雷射光等其他肉眼无法察觉的不可见光。而自然界中的植物无论陆地或海洋接收此太阳光含（可见光与不可见光）是否照单全收？抑或植物自有其机制取其所需而能排除其他不必要的光源，自有待研究或成立某部分的假说。 但是科学日新月异，科学家从不断的模拟太阳光的光源并析出有用的光源，而制造出类似太阳灯管（红、绿、蓝三波长灯管）、植物灯管、强列光合灯管、全光谱灯管、软体灯管、爬虫灯管、紫外线切断灯管、PL灯管等萤光灯管及水银灯。复金属灯等人造光源。这些人造的光源自然予以吾人无穷方便，吾人于营造居家水族缸自然可无阴雨而掌控光源，虽然说水草或海水生物的生态缸系模拟自然界生态的缩影，然则亦仅系模拟，难等同于自然界的实象。盖自然界中阴雨绵延数日或竟月，某些水草或海水生物依然能存活；而自然界中水草或海水生物处于水流和潮汐以及适存的水境因子，人造的水缸仅系一池死水的再环循过滤，且其水境因子亦仅系必要而难言充分。再说，吾人营造的居家水缸，由于观赏的需要，通常调整水草或海水生物于自然界中的不同生理时钟段。 因此，站在模拟的角度，营造居家水草或海水生物的生态缸，取用人造光源是必然的选择。惟，人造光源繁多，如何应用？首应对人造光源的灯管有全然的认识，兹列述如下： A、 太阳灯管 真正名称应为红、绿、蓝三波长域灯管，由于此灯管光谱红、绿、蓝三个波长域，能源波均高近100值，模似太阳光的红、绿、蓝三原色，具有多于近2倍日光灯管的光束值，光于肉眼的感觉甚强，每w（瓦）的流明（Lm）（注一）达90，故俗称太阳灯管。此型灯管，一般为应付西方人（蓝眼珠）和东方人（黑眼珠）需要（注二），而另模拟旭日（橙色→4000－5500°k色温）、正午（白色光→6000－6500°k色温）、夕阳（橙红→2700－3000°k色温）等的色温光色，而通常5500°k以下称暖色系；6000°k以上称冷色系。德国Sylvania公司此型灯管称Luxline/860，率T8－26mm管径有15W、18W（即20W）、30W、36W（即40W）、58W等环保灯管，唯一寿命达14000小时始光衰，还比一般高达30％寿命，可说是最先进的灯管。 36W灯管流明值高达3250Lm。 B、 植物灯管 此型灯管，光谱主集中在红光与蓝光波长域等两区，科学家发现此两光波长域的各能源波值，最接近光合作用的效率曲线，是植物成长最佳光源，尤对绿色植物具有显着效果。德国Sylvania公司此型灯具管称Grolux，光色嫣红鲜美，如少女腮红，系T8－26mm环保管径有15W、18W、30W、36W、58W等系列。36W灯管流明值达1440Lm。 C、 强力光合灯管 该型灯管，光谱仍集中红光与蓝光波长域等两区，惟此两光波长域的各能源波值恰与植物灯管的各能源波值呈现对调，是以光色偏淡蓝，但流明值较植物灯管高，可说属类植物灯管的加强亮度型灯管。德国Sylvania公司此型灯管称Aquastar ,光色淡蓝如晴空，唯一色温高达10000°k，应用红色水草刺激花青素、 海水鱼、软体等具有光色自然和生态养成的加乘效果。系T8－26mm环保管径有15W、18W、30W、36W、58W等系列。36W灯管流明值达2000Lm。 D、 全光谱灯管 顾名思义，此型灯管系模拟太阳光红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七个可见光色而演变性Ra值（注三）达98，色温值6500°k，实可比拟太阳，系另一型太阳灯管。惟以植物所需光合作用曲线相去甚远，且流明值过低（36W流明值仅2100Lm。）水草、海水生物缸应用多取原太阳灯管（即红、绿、蓝三波长域灯管）代之，况三波长域灯管演色性Ra值已达85，对水草、海水生物的逼真的原色已能表现得淋漓尽致。德国Sylvania公司此型灯管称A ctiva , 系T8－26mm管径有18W、36W等环保型灯管。 E、 软体灯管 是一专用于海水生物缸中刺激共生藻类（Zooxanthellae）成长，提供软体生物所需营养源，并能营造类如自然海水生物6－10M深的模拟月光环境者。此类灯管，光色偏蓝，波长应在420nm能源波值近100，才具标准。可说属海水生物必备的光源。惟此灯管光度偏弱，整缸皆使用此灯管照明，视觉感受不好，须搭配太阳灯管使用为宜。德国Sylvania公司此型灯管C oralstar， 系T8－26mm管径具梦幻轻蓝光色，照射软体生物甚美，效果奇佳。有18W、30W、36W等环保造型灯管。 F、 紫外线灯管 这是一新型光源、科学家发现如太阳灯管发光时仍会溢出紫外线a及b，而紫外线a及b是刺激藻类分裂繁衍的主要光源。因此，紫外线切断灯管仍特别将太阳灯管加工披覆一层具防止紫外线溢射的UV－STO P薄膜，使用于水草缸中可限制藻类的繁殖，使水草种植更易掌控，堪称一新的观念与发明。德国Sylvania公司此型灯管称Daylightstar，系T8－26mm管径有30W、36等环保灯型。 G、 爬虫灯管 爬虫类由于身体构造特殊，须要UV－B光源在体内合成维他命D3藉以输送食物的钙质，才能强壮体格和成长。而UV－A光源则帮助其增加食欲、活动力。另亦须具全光谱的光源，使其有如沐浴阳光下，才能快活、体色健美。因此，这类灯管需具全光谱、同时含UV－A 30％、UV－B5％等紫外线光区合二为一的灯管始竟其功。德国Sylvania公司此型灯管称Reptistar系T8－26mm管径有15W、30W、36W等环保型的爬虫类用的专业灯管。以上，各类灯管已作概略介绍，吾人在水草、海水生物或其他水族的应用上，已能全部概括，应用上只要掌握各灯管特性加以搭配即绰绰有余。

3、水缸光量的需求与比温、演色的取舍

    按水草、海水生物是高光量的需求。方能营造类如其自然完整生态始竟其功，是不待赘言。惟何等的光量始足够？又何谓色温？色温有何重要性？什么叫演色性？有其必要吗？照度与流明又是什么？相信，这些有关“光”的名词多少困扰着初学者。 其实，如前所说，营造一缸完美的水草、海水生物生态缸，无非是站在模拟的角度，绝非等同于自然的生态环境。所以，就实证的经验，藉此一一阐述。 A、照明与流明──自然的生态环境，因无法测得太阳的流明值仅得藉照度计测出其水草、海水生长环境的水流表面的照度值（勒克斯，Lux）（注四）如某一水草生长的环境的正午水流表面的照度值是11000Lux。当然，如依样画葫芦，以照度计（市面上可购得）先在空缸上、中、底层先量测灯光的照明值亦不失一法，但灌水满后，灯具设计的良窳致水的折射角度偏差甚巨，原测得的照度值Lux未免多所落空。为此，个人一向主张使用流明值（Lumen单位Lm）换算既简易又方便。而所谓流明值（Lm）即每支灯管发出光束的总通量。流明值（Lm）越高表示越亮，如一支36W太阳灯＝3250Lm，一支36W植物灯＝1440Lm；换言之，太阳灯的亮度是植物灯的2．25倍多。至于水族缸究竟需多少流明值（Lm）？就实证的经验，一立方公升的水至少需40－50Lm（40－50Lm／1L）。是以，若以4．2尺长（约126公分）×2尺宽（60公分）×2尺深（60公分）的水草缸可装水约126×60×60÷1000＝约450L的水（扣除底床），再以（40Lm／1L）至少的光量计算40Lm／1L×450L＝18000Lm／450L。准知，此缸须具18000Lm光量，如以一支36W（4尺长）太阳灯管＝3250Lm，则至少需6支太阳灯管（3250×6＝19500）。故，首求流明值（Lm）是营造一缸水草、海水生物完美生态缸的不二法门之一。依此类推，只要掌握各类灯管所标明的流明值（Lm）依样画葫芦，换算水族缸所需的光量不失为一简便的法则。 B、色温度与比温值──，色温度（Kelvn单位°K）R 定义，见诸前2．各型灯管的介绍。已略有所述，如太阳灯管有暖色系（2700°K、4000°K、5500°K）、冷色系（6000°K、6500°K）及强力光合灯管属冷色系（10000°K偏淡蓝）等。固然，色温度区分系为应付居于纬度高低国家的不同的市场需求。但应用于水草、海水生物生态缸亦有其必要性，盖，水草为求嫣红翠绿在如上例尺寸水草缸使用太阳灯管冷色系（6000°K）6支的白光照拂下，固然可表现水草的原色达85％，惟对于红色系水草，诸如大血心兰、红蝴蝶、小草莓──等似嫌未足欲反稍嫌淡出，此时再配以1支植物灯管（淡红色）一支强力灯管（淡蓝色）共8支，则更有画龙点睛之效。而植物灯管的高光合成曲线光谱且符绿色系水草成长需要；强力光合灯管的淡蓝光区可刺激红色水草的花青素，两者再补太阳灯管只求光量的需要但乏光合成效率（约55％）之不足。只是，由于水草照明的实证需要太阳灯管（6000°K）、植物灯管（淡红色）、强力光合灯管（淡蓝色10000°K）等不同色温的混色现象，吾人称之为比温值。反之，若6支太阳灯管使用暖色系4000°K（橙色光）为主光量的照明，则明显绿色系水草呈淡淡的黄绿，红色系水草则偏金红，固然可加配如上植物灯管、强力光合灯管、但整缸水草呈现热腾腾的偏橙红色调（早期荷兰式水草缸的基调），难以予人沁人心肺的清凉感受；抑且背离水草缸的照明要求应模拟自然原色，来表达其逼真的程度，亦即所谓的演色性。此可从台湾的水草缸、及日本ADA水草缸、等及欧洲水草缸渐调整色调可窥之一斑。同理，海水生物生态缸的主光量需求比照如上但流明值采高标准（50Lm／L因配软体灯其流明值较低），以如上例的水缸尺寸，吾人仍以6支太阳灯管冷色系（6000°K）为主光量再配以1支强力光合灯管属冷色系（10000°K偏淡蓝）及1支软体灯（蓝色光）或仅以2支软体灯（视软体数量多寡），其光量不但足够，且比温值呈现10000°K－12000°K间的标准值，最能呈现类如自然海水生物环境的光色生态，亦予吾人不言而喻的海中自然原色的满足视觉的感受，更且，这样的比温值一直以来都是欧美先驱奉为圭臬的营造海水生物生态缸的不二法则。 是故，不论水草或海水生物等生态缸次求比温值的充分与必要条件，则是营造一缸水草、海水生物完美生态缸的不二法门之二。 C、至于演色性一词，诚如前所述即灯管发光时对所照射之物体所能表达该物体原色的逼真程度而言，称之。以自然光（即太阳）为其准单位为Ra值100，已知太阳灯管是85，全光谱灯管是为98；植物灯管（已偏红）、强力光合灯管（已偏淡蓝）、软体灯（蓝色光）则谈不上演色性。是为模拟自然环境水草或海水生物等之原色需要，始为真。从数值上可知，唯赖太阳灯管或全光谱灯管两者演色性较近太阳的Ra值，始足当之。由于全光谱灯管固然其演色性虽高达98几近太阳的演色性，但人造光源的技术极限却流明值（36W＝2100Lm）还低于太阳灯管（36W＝3250Lm），其扮演主光量的角色必嫌捉襟见时，是以舍之，而以太阳灯管以达85Ra值肉眼几乎乱真，且具高光量来扮演主光量的角色较无后顾之忧，以数年来市场实例观之，有越演越烈之势，已无庸置疑。由上，显而易见，表达自然环境水草或海水生物等之原色，演色性的需要是不可忽视的一环。而扮演此角色更须借重扮演主光量者。否则，以植物灯管、强力光合灯管对水草言的必要条件来多支使用（排除太阳灯管搭配）非但光量不足，整缸偏红或偏淡蓝，视觉感受必奇差；同理，海水生物缸单单都使用软体灯，光量必不足，岂有视觉感受而言，而得以证之。演色性──附带属营造一缸水草、海水生物完美生态缸的不二法门之三，是当之无愧的。 综上所述，首求流明值，次求比温值及演色性是营造水草、海水生物完美生态缸的不二法门，已是不争。然则，正所谓工欲善其事，必先利其器。有好的光源（各型灯管资料）及掌握正确的观念充其量为善其事做预备矣，而如何懂得利其器，亦是应予探讨。

5、 论萤光灯光源与其他光源的比较与研究

    在水族市场上，除萤光灯光源的照明灯具外，不免见到如PL灯光源的灯具或水银（放气灯）吊灯，以及复金属（气体放电灯）等灯具，可谓五花八门。吾人不免疑问其优劣为何？这里我们提出以下的探讨：

    萤光灯光源的照明 萤光灯即前述的各型灯管，系直管型圆径的灯管。水族流通者有1．5尺长（15W）、2尺长（18W）、3尺长（30W）、4尺长（36W）、5尺长（58W）等诸种尺寸和瓦特数。其特色为各尺寸长度内随圆径的周边360°发射光线（如何将圆周上方的光线反射朝水中聚光，已在前5．讨论）可随各水缸尺主寸长度搭配相近的灯管的尺寸应用，好处为光的发射能平均照射于水缸的四周，可说是面的照射，较无照射死角。又萤光灯光源发展已趋成熟，水族用灯管尺寸，种类一应俱全。应用在水草、海水软体上须多支灯管的照明时，不但在光量、比温、演色等的要求，萤光灯光源均可应付裕如，是极方便的水族应用光源。 此外，萤光灯光源直管型的灯管的辐射热较低，在灯具设计上若能讲究热的隔绝与散热效能，和搭配优良的电子式安定器，则对缸温的影响甚低。可说是绝佳的水族应用光源。 另附带一提者，市面上有所谓钠灯管、金属卤素灯管的萤光直管型灯管，难免有混淆视听。盖既云钠光或卤素光者多属气体放电灯类，现今科技多属灯泡型，其点亮时会经4－5分钟逐渐发亮，这类的钠、金属卤元素依今科技绝难灌充于直管型的萤光灯管，因萤光灯管的薄玻璃绝难耐钠、金属卤元素的250℃－325℃的高温。是其既是萤光直管型灯管形态，充其量是太阳灯管型及植物灯管型耳，事理至明。

    PL灯管光源－Compact （紧凑型） 该新兴光源，实际不脱萤光灯光源体系，而只是直管型灯管的缩短应用尔。如一支直管型灯管36W（120cm长），PL光源同36W则折弯缩至32cm长左右，是以原36W直管太阳灯流明3250Lm可平均照射于120cm长范围内（下），PL光源36W灯管流明2900Lm则集中照射于32cm长范围内。所以，此类新兴光源应用于水族有其加强光量的集中效果，惟尚有如下问题亟待解决： （1）灯管尺寸规格仍难敷水族市场应用以36W（32cm长）、55W（54cm长）在应用上，难以顾及水缸的平均照度。使用上，水缸尺寸需就PL光源来设计，以市场流通的水缸尺寸反其道。 （2）PL灯管光源辐射热过高一般其PL灯管光源辐射热高过直管型灯管约12℃－15℃，如过度集中过多灯管于灯具内如一支灯具低宽17cm置36W PL灯管4支以上（有至8支者），辐射热不但超高灯管的流明反易光衰加速，有限空间挤入过多安定器，更影响灯管的流明输出，如此不但加速缩短灯具寿命，抑且光量反达不到要求，是反缘木求鱼。 所以，台湾夏季的平均气温（室内）达32℃，PL灯管光源辐射热过高，在灯具设计如何克服此而维低温操作是一项难题。 （3）PL灯管光源仅一种太阳灯型弗如直管型的多种类灯管以应水族市场的光谱需要搭配使用，所以，应用上不免捉襟见肘。而察市面或有流通植物型、软体灯型PL灯管者，依个人使用各光谱所呈现者仍不尽理想，且多有自体光衰现象，色温不稳多例，是尤待科技进一步改良。

    水银、复金属卤素等放气灯 水银放气灯，呈现的光谱值，诸多争议，且演色、室温仍不尽理想，色调单一，难以搭配应用，现市场上已不多用，故省略不谈。复金属卤素灯泡应用于水族，特性能发射高量的流明，当然，相对的须耗高瓦特数的功率（如150W、250W、300W、400W……等）。这类光源乃藉金属元数经过通电后击发灯泡内金属卤化素使成气体而发出光束，初点亮时仅呈微光经4－5分钟后逐渐发出强光，同时灯泡体周边辐射热高达300℃以上。另此类光源光束的输出相当深远约达3－4M仍有相当高流明值。是应用于水族的加强光照亦甚佳。惟需考量下列诸点： A、由于辐射热过高，需配合冷却机使用，且光源离水缸面至少以30－50cm为佳。 B、 由于发光时紫外光逸出甚多，灯具或灯泡需有紫外光的防护装备。 C、 此类光源由于强光可用于大水量，较深的（3M深以上）水缸，始合乎高瓦特数的经济效益。一般2－3尺深的家用水族缸若非配备完整实不建议使用。 D、 又此类光源系以石英管为发光灯泡，使用2－3月后，色温会因压降或自体元素气化不完全而产生变色严重现象，深殖业界诟病。 E、 但仍以PL光源仅类如太阳灯管光谱一种，市面或有类如蓝光的软体灯泡，恐多流于仅属色泡，而非正确光谱的软体灯泡。是为光谱搭配需要亦是有捉襟见时之感。 综上，吾人已可了然各类光源的特征，应用上务须掌握各别的长处及如何克服困点。 但总括来说，萤光灯直管光源的照明，各型灯管发展已致成熟，且辐射热较低，以台湾亚热带的环境，环境温度已偏高，选用萤光灯直管光源不失为一明智决择。 况以海水生物缸（软体缸）为例，固然生态完全（以天然海水主珊瑚礁石移植）、过滤系统完善（硝化细菌着床数良好）、水温适当25－26℃等为基础前提，则萤光灯直管光源的光线照明除石珊瑚、浅珊瑚礁海域的圆帽（单胞类）、高强光的玫瑰等成长不显著外，余各类海蔡、软珊瑚、太阳花（少数须高强光）、珍珠（翡翠）、泡泡（需置低光量处，水流尾处）等海水物其盛开绽放的效果与景象决不亚于复金属卤素灯的照明。反之，太多的如较深海域玫瑰、太阳花、泡泡或珍珠（翡翠）等置于复金属卤素灯的高强光照明（由于穿透较深广）却无所遁形，而产生萎缩或因过强光线致无益的藻类丛生而影响生长直到死亡。是证萤光灯直管光源却是无论水草或海水生物等生态缸方便好用的照明光源。 6、 灯具与萤光灯直管光源于各类水族的应用例

    具备以上逐项的认识，可说对于水族照明的要领已然厘清。惟稍有疑问者，灯具或有单排灯管型、双排灯管型及四排灯管型；而水缸通常有一尺半宽（45cm），2尺宽（60cm），或2尺半、3尺宽者时，则灯具究如何选用？按萤光灯直管光源，发光的穿透力约至水缸3尺深左右，但以水草或海水生物缸的造景景色（依泰半的水草长成的高度及美感、海水生物的造景视觉美感）居家水缸通常已60－70cm高（或深度）为宜；至于水缸长度依各人喜好，通常为1．5尺、2尺、3尺、4尺等正可配灯管长度1．5尺、2尺、3尺、4尺等，而灯具亦依灯管长度而制。所以，论灯具与萤光灯直管光源的应用则直接究水缸的宽度（深度与长度相乘再×以宽度，仅为计算水量之用）计算灯具使用台数的多寡及究选用单排灯具型、双排灯具型、四排灯具型的基准，是直接又方便佳法。

    当然，吾人亦可以光源体（灯具）所发出的光量经测光仪测出Cd值／KLm再乘光源的流明值＝最大Cd值而以此最大Cd值除以所照物的距离平方＝照度值而以此法估算水缸各深度的Lux值，亦为一法。